温度控制器的设计与制作

1、温度控制器的设计与制作一、功能要求设计并制作一个温度控制器，用于自动接通或断开室内的电加热设备，从而使室内温度 达到设定温度要求，并能实时显示室内温度。当室内温度大于等于设定温度时，控制器断开 电加热设备；当室内温度比设定温度小2时，控制器接通电加热设备。控温范围：051控温精度：W 1二、硬件系统设计1.硬件系统由七部分组成，即单片机及看门狗电路、温度检测电路、控制输出电路、 键盘电路、显示电路、设置温度储存电路及电源电路。单片机及看门狗电路根据设计所需的单片机的内部资源(程序存储器的容量、数据存储器的容量及I/O 口数 量)，选择AT89C51-24PC较合适。为了防止程序跑飞，导致温度失

2、控，进而引起可怕的后 果，本设计加入了硬件看门狗电路IMP813L，如果它的WDI脚不处于浮空状态，在1.6秒 内WDI不被触发(即没有检测到上什沿或下降沿)，就说明程序已经跑飞，看门狗输出端 而厂将输出低电平到手动复位端，使复位输出端RST发出复位信号，使单片机可靠复位， 即程序重新开始执行。(注：如果选用AT89S51，由于其内部已具有看门狗电路，就不需外 加 IMP813L)温度检测电路温度传感器采用AD590，它实际上是一个与绝对温度成正比的电流源，它的工作电压 为430V，感测的温度范围为-550C+1500C，具有良好的线性输出，其输出电流与温度成正 比，即1PA/K。因此在00C

3、时的输出电流为273.2 人，在1000C时输出电流为373.2 nA。 温度传感器将温度的变化转变为电流信号，通过电阻后转变电压信号，经过运算放大器 JRC4558运算处理，处理后得到的模拟电压信号传输给A/D转换部分。A/D转换器选用 ADC0804，它是用CMOS集成工艺制成的逐次逼近型模数转换芯片，分辨率8位，转换时 间100s基准电压05V，输入模拟电压05V。控制输出电路控制信号由单片机的P1.4引脚输出，经过光耦TLP521-1隔离后，经三极管C8550直 接驱动继电器WJ108-1C-05VDC，如果所接的电加热设备的功率W2KW，则可利用继电器 的常开触点直接控制加热设备，如

4、果加热设备的功率2KW，可以继电器控制接触器，由接 触器直接控制加热设备。键盘电路键盘共有四个按键，分别是S1 (设置)、S2 ( + )、S3 (-)、S4 (储存)。通过键盘来设 置室内应达到的温度，键盘采用中断方式控制。显示电路显示电路由两位E10501_AR数码管组成，由两片74LS164驱动，实现静态显示，74LS164 所需的串行数据和时钟由单片机的P3.0和P3.1提供。对于学过“串行口 ”知识的班级，实 习时，可以采用串行口工作于方式0，即同步移位寄存器的输出方式，通过串行口输出显示 数据(实时温度值或设置温度值)；对于没学过“串行口”知识的班级，实习时，可以采用 模拟串行口的

5、输出方式，实现显示数据的串行输出。设置温度存储电路为了防止设定温度在电源断电后丢失，此设计加入了储存电路，储存器选用具有I2C总 线功能的AT24C01或FM24C01均可。每次通过键盘设置的室内设定温度都通过储存器储存 起来，即使是电源断电，储存器存储的设定温度也不丢失，在电源来电后，单片机自动将设定温度从储存器中读出，一方面避免了断电后的更新设置工作；另一方面也保护了控制器控 制的安全性，可靠性。（7）电源电路电源采用了串联型集成稳压器电路，电源有两路输出，一路由L7805CV稳压输出+5V， 除JRC4558、AD590外，电路的其它部分均由+5V供电；一路由MC78L12和LM79L1

6、2稳 压输出土 12V，给JRC4558、AD590供电。当然这里还可以选择现成的开关型稳压电源，但 它的价格相对来说要高一些。2硬件系统电路原理温度控制器电路原理图注：AT89S51的20脚为GND； 40脚为VCC。注：电源部分，整流桥的引脚号与实际器件的脚号不符;集成稳压器的脚号与实际器件的脚号相符。3 .材料表型号数量对应元件序号种类330 Q1R26电阻470 Q19R1R17、R28、R29820 Q2R20、R251K2R22、R232K1R273K2R21、R2410K2R18、R192K2RP3、RP4电位器5K2RP1、RP210P1C9瓷片电容30P2C17、 C1810

7、0U/25V4C1、C2、C3、C4电解电容470U/16V2C5、C61N41482D2、D3整流二极管3.9V/1W1D1稳定二极管红色、祖32D4、D5发光二极管DB1071ZLQ1整流桥KBP2061ZLQ2C85501Q1三极管12M1Y1晶振74LS1642U11、U12ICAD5901U9ADC08041U5AT24C011U6AT89C511U4IMP813L1U7JRC45581U8L7805CV1U3LM79L121U2MC78L121U1TLP521-11U10E10501-AR2DS1、DS2数码管WJ108-1C-05VDC1K1继电器220V/8V/2X15V/2.

8、5W1T1电源变压器VH-22CN1、CN2连接座三、软件系统设计341.温控系统采用模块化程序结构，可分为四大模块:（1）系统初始化模块：完成变量的设定、中断入口的设定、各变量赋初值、堆栈设定、 读设置温度、定时器T0工作方式及初值的设定并启动、开中断。（2）循环模块：完成A/D转换及温度值的换算、温度值显示、温度比较、看门狗的触 发。（3）定时器T0中断模块：完成1秒的定时。（4）外部中断INT1中断模块:完成键盘对温度值的设定。2.软件流程框图:开始- 山程序初始化A/D转换及导温度换算山BCD码转换温度比较温度显示秒标志位清零调用看门狗主程序流程图3.参考程序:(50ms 到(S1TH

9、0、TL0 赋值吗？NY-秒记数返回量温度恢复现场温度设置值加1设置灯点亮等待S1释放秒标志位置11秒记数单 元重新赋值置灯T0中断程序流程图INT1中断程序流程图温度设置值减1并显示_保存温度设置值TitleSizeNu mberRe;温度控制器源程序si s2 s3 s4 wdkz wdi sda scl drxd dtxd intr szled sbz swwd gwwd adpj szwd adwz mjsz smjsz shmjszbit p1.0 ;s1按键控制口位bit p1.1 ;s2按键控制口位bit p1.2 ;s3按键控制口位bit p1.3 ;s4按键控制口位bit p

10、1.4 ;温度控制口位bit p1.5 ;看门狗触发端bit p1.7 ;AT24C01 的数据线bit p1.6 ;AT24C01 的时钟线bit p3.0 ;74LS164 数据bit p3.1 ;74ls164 时钟bit p3.2 ;A/D转换结束信号控制口位bit p3.5 ;设置 LEDbit 00h ;秒标志位equ 30h;十位温度的BCD码存储单元equ 31h;个位温度的BCD码存储单元equ 32h ;A/D转换后的平滑滤波值存储单元equ 33h;设置温度值存储单元equ 34h;5次A/D值的初始位置，即34h38hequ 39h;1秒记数值（50ms次数）equ 3

11、ah ;3秒记数值（200ms次数）equ 3bh ;10秒记数值（200ms次数）org 0000hljmp startorg 000bhljmp timezd;T0 中断org 0013hljmp temszzd ;INT 1 中断org 0030hstart:clr sbzmov mjsz,#20mov smjsz,#15mov shmjsz,#50mov sp,#60h;赋初值;lcall durommov szwd,a;读设置温度mov tmod,#01hmov th0,#3chmov tl0,#0b0hsetb tr0；定时器T0的设定及启动setb it1 setb ex1 se

12、tb et0 setb ea ; 中断（INT1和T0中断）cyc:lcall adzhmov a,adpj lcall bcdzh lcall disp lcall tembj jnb sbz,$ clr sbz lcall wdog sjmp cyc; ;模数转换子程序名：adzh ;入口参数:无 ;出口参数:adpj; adzh:push pswpush acc mov r1,#adwz mov r2,#5 adzh1: movx r0,a jb intr,$ movx a,r0 mov r1,a inc r1 djnz r2,adzh1 ;5次A/D值完成mov r0,#adwz mo

13、v r2,#5 lcall paix ;5次A/D值排序mov r5,#00h mov r6,#00h mov r7,#3 mov a,#adwz add a,#1 mov r1,a jiafa: mov a,r1 add a,r5 mov r5,amov a,r6 addc a,#0 mov r6,a inc r1 djnz r7,jiafa ；去极值后，余下的3个值求和（和在r6r5中）chufa: mov r3,#16 mov r4,#30 mov r7,#0 mov a,r5 add a,r5 mov r5,a mov a,r6 addc a,r6 mov r6,a mov a,r5

14、add a,#15 mov r5,a mov a,r6 addc a,#0 mov r6,a ;为四舍五入作准备即和值乘以2加上15除以30chufa1: clr c mov a,r5 rlc a mov r5,a mov a,r6 rlc a mov r6,a mov a,r7 rlc a subb a,r4 jnc chufa2 add a,r4 sjmp chufa3 chufa2: inc r5 chufa3: mov r7,a djnz r3,chufa1 mov adpj,r5 ;完成温度平均值pop acc pop psw ret ;；排序子程序名:paix（从大到小）;入口参数

15、：R0指向数据存储区的首地址,R2存放数据长度 ； paix:push pswpush acc paix0: mov a,r0 mov r1,a mov a,r2 mov r5,a dec r5 clr f0 paix1: mov a,r1 inc r1 clr c subb a,r1 jnc paix2 setb f0 add a,r1 xch a,r1 dec r1 mov r1,a inc r1paix2:djnz r5,paix1jnb f0,paix3 clr f0 dec r2cjne r2,#01h,paix0 paix3: pop acc pop psw ret ;T0中断程序

16、名：timezd ;出口参数：sbit ; timezd: mov th0,#3ch mov tl0,#0b0h djnz mjsz,timezd1 mov mjsz,#20 setb sbz timezd1: reti ;温度设置中断程序名：temszzd ;入口参数：szwd ;出口参数：szwdtemszzd: push psw push acc clr rs1 setb rs0 clr tr0 mov a,szwd lcall bcdzh Icall disptemsz0: lcall wdog lcall delay200ms jb s1,temsz0a ljmp temsz0bte

17、msz0a: ljmp ret0temsz0b: djnz smjsz,temsz0 mov smjsz,#15 clr szledwdog1:lcall wdoglcall delay200ms jnb s1,wdog1 ljmp temsz2temsz1: lcall delay200ms djnz shmjsz,temsz2 mov shmjsz,#50 ljmp ret0temsz2: jb s2,temsz3 lcall delay20ms jb s2,temsz3wdog2:lcall wdoglcall delay200ms jnb s2,wdog2 inc szwd mov a

18、,szwd cjne a,#52,temsz2a mov a,#51 mov szwd,atemsz2a: lcall bcdzh lcall disp mov shmjsz,#50 sjmp temsz2temsz3: jb s3,temsz4 lcall delay20ms jb s3,temsz4wdog3:lcall wdogIcall delay200ms jnb s3,wdog3 dec szwd mov a,szwd cjne a,#255,temsz3a mov a,#0 mov szwd,a temsz3a: Icall bcdzh Icall disp mov shmjsz

19、,#50 sjmp temsz2 temsz4: jb s4,temsz1 lcall delay20ms jb s4,temsz1 wdog4:lcall wdoglcall delay200ms jnb s4,wdog4 lcall xierom ret0:setb szledmov a,adpj lcall bcdzh lcall disp lcall wdog setb tr0 pop acc pop psw reti , ;bcd码转换子程序名:bcdzh ；入口参数:a ,出口参数：swwd、gwwd ； bcdzh:push pswpush b mov b,#10 div ab

20、mov swwd,a mov gwwd,b pop b pop psw ret ；温度比较子程序名:tembj ；入口参数:adpj、szwd;出口参数:wdkz tembj: push psw push acc mov a,adpj cjne a,szwd,tembj0 tembj0: jc tembj1 setb wdkz sjmp tembj3 tembj1: add a,#2cjne a,szwd,tembj2 tembj2: jnc tembj3 clr wdkz tembj3: pop acc pop psw ret ;读ROM子程序名：durom ;出口参数：a;durom: p

21、ush pswclr sda ;启动 AT24C01 mov a,#0a0h lcall a_send mov a,#08h lcall a_send setb scl setb sda clr sda mov a,#0a1h lcall a_send lcall a_receive clr sda nop nop setb scl nop nop setb sda pop psw ret ;字节发送子程序名:a_send ;入口参数:aa_send: push psw mov r0,#08ha_send1: clr scl rlc a mov sda,c nop setb scl nop n

22、op nop djnz r0,a_send1 clr scl nop nop nop setb scla_loop: mov c,sda jc a_loop clr scl pop psw ret ,;字节接收子程序名:a_receive ；出口参数:a；a_receive:push psw mov r0,#08ha_rec:setb sclnop nop mov c,sda rlc a clr scl nop nop djnz r0,a_rec setb sda nop nop setb scl nop nopclr sclpop psw ret,;写ROM子程序名:xierom；入口参数：

23、szwd；xierom: push psw push acc setb scl setb sda clr sda mov a,#0a0h lcall a_send mov a,#08h lcall a_send mov a,szwd lcall a_send clr sdanopnop setb sclnopnop setb sdalcall delay50mspop accpop psw ret；,延时200mS子程序名：delay200ms；delay200ms:mov r7,#4dell:mov r6,#200del2:mov r5,#123nopdjnz r5,$djnz r6,del

24、2 djnz r7,del1 ret；,延时50ms子程序名:delay50msdelay50ms:mov r7,#200 delal: mov r6,#123nopdjnz r6,$djnz r7,dela1ret,;延时20ms子程序名:delay20ms ,delay20ms:mov r7,#80 delayl: mov r6,#123nopdjnz r6,$djnz r7,delay1ret,，看门狗子程序名:wdog,wdog:clr wdisetb wdi clr wdi ret ,，显示子程序disp,入口参数：swwd、gwwd,disp:push pswpush accpus

25、h bmov dptr,#tabmov a,swwdcjne a,#00h,n0mov a,#0ffhajmp n1n0:movc a,a+dptrn1:lcall zjfsmov a,gwwdmovc a,a+dptr lcall zjfs pop b pop acc pop pswretzjfs:mov r0,#08hclr c zjfsl:rrc amov drxd,c setb dtxd nop nop nop nop nop nop clr dtxd nopnopnopnopnopnop djnz r0,zjfs1 rettab:db 0c0h,0f9h,0a4h,0b0h,99h,92h,82h,0f8h,80h,90hend四、系统调试1.硬件系统的调试得：看温度检测电路部分，图中标有V” Vi2、Vo，由运放构成的差分比例运算电路可)(R 21 + RP3) VR 22i 2 TOC o 1-5 h z V